KR20130021222A - Turbo-charger system and control method of the same - Google Patents

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KR20130021222A
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Abstract

PURPOSE: A turbo charger system and a control method thereof are provided to reduce a catalyst activation time (LOT) by directly transferring the heat energy of exhaust gas to a catalyst without using the heat energy for driving a compressor and to reduce manufacturing costs. CONSTITUTION: A turbo charger system(100) comprises a turbine(10), a compressor(20), a waste gate valve(30), and an actuator(40). The turbine is installed in an exhaust line of an engine. The compressor is connected to the same axis with the turbine and installed in a suction line. The waste gate valve detours the exhaust gas drawn into the turbine to the exit of the turbine. The actuator is connected to the waste gate valve and drives the waste gate valve with positive pressure generated by the driving of the turbine. The actuator is connected to a vacuum pump for providing negative pressure to a brake booster through a connection line and drives the waste gate valve with the negative pressure of the vacuum pump in the starting of the engine. A negative pressure control valve(75) is installed in the connection line to selectively control the negative pressure provided to the actuator. The actuator includes a diaphragm(41) which is operated by positive and negative pressures.

Description

터보 차져 시스템 및 그 제어 방법 {TURBO-CHARGER SYSTEM AND CONTROL METHOD OF THE SAME}Turbocharger System and Control Method {TURBO-CHARGER SYSTEM AND CONTROL METHOD OF THE SAME}

본 발명의 실시예는 가솔린 차량의 터보 차져 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 브레이크 부스터의 압력 확보를 위한 진공 펌프의 부압을 이용하여 시동 초기에 웨이스트 게이트 밸브를 개방할 수 있도록 한 터보 차져 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a turbocharger system of a gasoline vehicle, and more particularly, to a turbocharger system that can open a waste gate valve at the beginning of startup by using a negative pressure of a vacuum pump for securing a pressure of a brake booster; The control method is related.

일반적으로, 자동차는 외부의 공기를 유입한 다음 그 유입된 공기와 연료를 적절한 비율로 혼합하여 엔진에서 연소시키게 된다.Generally, an automobile inflows outside air, then mixes the introduced air with fuel in an appropriate ratio and burns it in the engine.

엔진의 구동으로 동력을 발생시키는 과정에서 연소를 위해 외부의 공기를 충분히 공급하여야만 원하는 출력과 연소 효율을 얻을 수 있게 되며, 엔진의 연소 효율을 높이기 위한 연소용 공기를 과급시켜주는 장치로서 터보 차져 시스템(turbo charger system)이 사용되고 있다.In the process of generating power by driving the engine, it is necessary to supply enough outside air for combustion to obtain the desired power and combustion efficiency, and the turbocharger system is a device that supercharges the combustion air to increase the combustion efficiency of the engine. (turbo charger system) is being used.

이러한 터보 차져 시스템은 엔진의 배기 계통으로 배출되는 배기가스의 압력을 이용하여 흡기를 가압함으로써 엔진의 연소실로 유입되는 흡기의 충진 효율이 높아지도록 하는 것으로, 대부분의 디젤 엔진에 적용되고 있으며, 최근에는 가솔린 엔진에도 적용되고 있는 추세이다.The turbocharger system is to increase the filling efficiency of the intake air flowing into the combustion chamber of the engine by pressurizing the intake air by using the pressure of the exhaust gas discharged to the exhaust system of the engine, and has been applied to most diesel engines. It is also being applied to gasoline engines.

일 예로서, 상기한 터보 차져 시스템이 장착된 가솔린 차량은 흡기를 과급하는 구동에 배기가스의 열에너지가 손실되어 배기가스 정화장치의 촉매로 유도되는 배기가스의 온도가 크게 떨어진다.As an example, in the gasoline vehicle equipped with the turbocharger system, the heat energy of the exhaust gas is lost in the drive for supercharging the intake air, so that the temperature of the exhaust gas induced by the catalyst of the exhaust gas purification device is greatly reduced.

가솔린 차량의 경우, 시동 초기에 대부분의 EM이 배출된다는 점을 고려할 때 이러한 문제는 촉매 조기 활성화 측면에서 치명적이다.In the case of gasoline vehicles, this problem is fatal in terms of early catalyst activation, considering that most EM is emitted at the start of the start.

이를 개선하기 위해서 차량의 시동 초기에 웨이스트 게이트 밸브를 개방하여 배기가스를 바이패스시킴으로써 배기가스 정화장치의 촉매를 힛-업(heat-up)할 수 있는 연구가 활발히 이루어지고 있다.In order to improve this, studies are being actively conducted to heat up the catalyst of the exhaust gas purification device by opening the waste gate valve at the beginning of the vehicle to bypass the exhaust gas.

그러나, 웨이스트 게이트 밸브는 일정 압력이 인가되어야만 개폐가 가능하다. 이를 위해서는 가솔린 차량을 기준으로 대략 1800~2000rpm 이상의 유량이 필요하다.However, the waste gate valve can be opened and closed only when a certain pressure is applied. This requires approximately 1800 ~ 2000rpm flow rate for gasoline vehicles.

하지만 가솔린 차량은 배출가스를 평가하는 시점 이전에 대부분의 EM이 배출되므로, 시동 초기에 웨이스트 게이트 밸브를 개방하여 촉매 활성화 시간(LOT)을 개선하는 데에는 한계가 있다.However, gasoline vehicles emit most EMs prior to the point of evaluating emissions, so opening the waste gate valve at the beginning of the start-up limits the catalyst activation time (LOT).

본 발명의 실시예들은 시동 초기에 배기가스의 열에너지가 흡기를 가압하는데 사용되지 않고 촉매에 직접 전달되어 촉매 활성화 시간(LOT)의 개선에 크게 기여할 수 있도록 한 터보 차져 시스템 및 그 제어 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention seek to provide a turbocharger system and a method of controlling the same so that the thermal energy of exhaust gas is not directly used to pressurize the intake air at the beginning of the startup and thus contributes significantly to the improvement of the catalyst activation time (LOT). do.

본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 시스템은, 엔진의 배기 라인 측에 설치되는 터빈과, 상기 터빈과 동일 축으로 연결되며 흡기 라인 측에 설치되는 컴프레셔와, 상기 터빈으로 유입되는 배기가스를 터빈의 출구단 측으로 우회시키기 위한 웨이스트 게이트 밸브와, 상기 웨이스트 게이트 밸브와 연결되게 구성되며 상기 터빈의 구동으로 인해 발생되는 정압으로서 상기 웨이스트 게이트 밸브를 작동시키는 엑츄에이터를 포함하며, 상기 엑츄에이터는 브레이크 부스터에 부압을 제공하기 위한 진공 펌프와 연결라인을 통해 연결되며 시동 초기에 상기 진공 펌프의 부압으로서 상기 웨이스트 게이트 밸브를 작동시키고, 상기 연결라인에는 상기 엑츄에이터에 제공되는 부압을 선택적으로 단속하기 위한 부압 제어밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a turbocharger system includes a turbine installed at an exhaust line side of an engine, a compressor connected to the same axis as the turbine and installed at an intake line side, and exhaust gas flowing into the turbine. A waste gate valve for bypassing the outlet end side and an actuator configured to be connected to the waste gate valve and operating the waste gate valve as a positive pressure generated by driving of the turbine, wherein the actuator provides a negative pressure to the brake booster. It is connected through a connection line with a vacuum pump for providing and operates the waste gate valve as a negative pressure of the vacuum pump at the initial stage of start-up, and the connection line is provided with a negative pressure control valve for selectively controlling the negative pressure provided to the actuator. It is characterized by.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 시스템에 있어서, 상기 엑츄에이터는 정압 및 부압에 의해 작동이 이루어지는 다이어프램을 포함할 수 있다.In addition, in the turbocharger system according to an embodiment of the present invention, the actuator may include a diaphragm which is operated by a positive pressure and a negative pressure.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 시스템은, 상기 엑츄에이터와 터빈 측을 연결하는 연결라인에 설치되어 상기 엑츄에이터에 제공되는 정압을 선택적으로 단속하기 위한 정압 제어밸브를 더 포함할 수 있다.In addition, the turbocharger system according to an embodiment of the present invention may further include a constant pressure control valve installed in the connection line connecting the actuator and the turbine side to selectively control the static pressure provided to the actuator.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 시스템에 있어서, 상기 정압 제어밸브 및 부압 제어밸브는 솔레노이드 밸브로 이루어질 수 있다.In addition, in the turbocharger system according to an embodiment of the present invention, the positive pressure control valve and the negative pressure control valve may be made of a solenoid valve.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 시스템은, 상기 배기 라인에서 터빈의 입구단 측과 출구단 측을 연결하는 바이패스 라인이 구비되고, 상기 바이패스 라인에 웨이스트 게이트 밸브가 설치될 수 있다.In addition, the turbocharger system according to an embodiment of the present invention, the bypass line is provided with a bypass line for connecting the inlet end and the outlet end side of the turbine, the waste line valve may be installed in the bypass line. .

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 시스템의 제어 방법은, (a) 엔진 회전수가 시동 초기 상태인지 판단하는 과정과, (b) 상기 (a)과정에서 시동 초기 상태이면, 브레이크 부스터로 제공되는 진공 펌프의 부압으로서 상기 엑츄에이터를 구동시켜 상기 웨이스트 게이트 밸브를 개방하는 과정을 포함한다.And, the control method of the turbocharger system according to an embodiment of the present invention, (a) determining whether the engine speed is the initial starting state, and (b) if the initial starting state in the step (a), provided to the brake booster And driving the actuator as a negative pressure of the vacuum pump to open the waste gate valve.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 시스템의 제어 방법은, 상기 (a)과정에서 시동 초기가 아닌 일반 운전 조건이면, 상기 엑츄에이터에 제공되는 부압을 단속하고, 상기 터빈의 구동으로 인해 발생되는 정압으로서 상기 엑츄에이터를 구동시켜 상기 웨이스트 게이트 밸브를 개방할 수 있다.In addition, in the control method of the turbocharger system according to the embodiment of the present invention, if the normal operating condition is not the initial start in the step (a), the negative pressure provided to the actuator is interrupted, and is generated due to the drive of the turbine The actuator can be driven with a constant pressure to open the waste gate valve.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 시스템의 제어 방법은, 상기 엑츄에이터에 제공되는 정압을 정압 제어밸브를 통해 선택적으로 단속할 수 있으며, 상기 엑츄에이터에 제공되는 부압을 부압 제어밸브를 통해 선택적으로 단속할 수 있다.In addition, in the control method of the turbocharger system according to an embodiment of the present invention, the positive pressure provided to the actuator may be selectively controlled through a positive pressure control valve, and the negative pressure provided to the actuator may be selectively provided through a negative pressure control valve. You can crack down.

본 발명의 실시예에 따르면, 시동 초기(냉간 시동)에 진공 펌프의 부압으로서 웨이스트 게이트 밸브를 개폐 작동시킴에 따라, 배기가스의 열에너지를 컴프레셔를 구동시키는데 사용하지 않고 촉매에 직접 전달함으로 촉매 활성화 시간(LOT)을 단축할 수 있고, 이로 인해 촉매 귀금속의 저감 및 원가 절감에 기여할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the opening and closing operation of the waste gate valve as a negative pressure of the vacuum pump at the initial start (cold start), the catalyst activation time by transferring the heat energy of the exhaust gas directly to the catalyst without using to drive the compressor (LOT) can be shortened, thereby contributing to the reduction and cost reduction of catalyst noble metals.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 블록 구성도이다.These drawings are for the purpose of describing an exemplary embodiment of the present invention, and therefore the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a block diagram schematically showing a turbocharger system according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are block diagrams illustrating a control method of a turbocharger system according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings, and is shown by enlarging the thickness in order to clearly express various parts and regions. It was.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing a turbocharger system according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 시스템(100)은 브레이크 부스터(80)와 진공 펌프(90)를 채용하는 가솔린 터보 차져 엔진에 적용될 수 있다.Referring to the drawings, the turbocharger system 100 according to an embodiment of the present invention may be applied to a gasoline turbocharged engine employing a brake booster 80 and a vacuum pump 90.

상기 터보 차져 시스템(100)은 엔진(1)으로부터 배출되는 배기가스의 압력을 이용하여 흡기를 가압함으로써 엔진(1)의 연소실로 유입되는 흡기의 충진 효율을 향상시키기 위한 과급 시스템이다.The turbocharger system 100 is a charging system for improving the filling efficiency of the intake air flowing into the combustion chamber of the engine 1 by pressurizing the intake air using the pressure of the exhaust gas discharged from the engine 1.

여기서, 상기한 브레이크 부스터(80)는 브레이크 페달의 작은 답력으로도 차량을 확실하게 제동시키기 위한 것으로, 예를 들면 진공 펌프(90)에서 발생하는 부압과 대기압과의 차압으로서 제동력을 증대시키는 진공식 브레이크 부스터로 구비될 수 있다.Here, the brake booster 80 is used to reliably brake the vehicle even with a small pedaling force of the brake pedal. For example, the brake booster 80 increases the braking force as a differential pressure between the negative pressure and the atmospheric pressure generated by the vacuum pump 90. It may be provided as a brake booster.

즉, 상기 브레이크 부스터(80)는 엔진(1)의 흡기 매니폴드에서 발생하는 부압과 대기압과의 차압으로서 제동 압력을 증대시킬 수도 있는데, 터보 차져 시스템 장착 차량의 경우에는 배기가스의 유량 확보를 위해 시동 초기에 흡기 매니폴드의 압력을 최대한 높게 설정하므로 이로 인해 브레이크 부스터(80)의 압력 확보 문제가 생길 수 있어 상기한 진공 펌프(90)를 통해 브레이크 부스터(80)의 압력을 안정적으로 확보할 수 있다.That is, the brake booster 80 may increase the braking pressure as a differential pressure between the negative pressure and the atmospheric pressure generated in the intake manifold of the engine 1, and in the case of a vehicle with a turbocharger system, to secure the flow rate of the exhaust gas Since the pressure of the intake manifold is set as high as possible at the beginning of the startup, this may cause a problem of securing the pressure of the brake booster 80, so that the pressure of the brake booster 80 may be stably secured through the vacuum pump 90. have.

본 발명의 실시예에 따른 상기 터보 차져 시스템(100)은 기본적으로, 터빈(10)과, 컴프레셔(20)와, 웨이스트 게이트 밸브(30)와, 엑츄에이터(40)를 포함한다.The turbocharger system 100 according to the embodiment of the present invention basically includes a turbine 10, a compressor 20, a waste gate valve 30, and an actuator 40.

상기 터빈(10)은 엔진(1)의 배기 라인(3) 측에 설치되며 배기가스의 배기 압력에 의해 회전하고, 컴프레셔(20)는 엔진(1)의 흡기 라인(5) 측에 설치되고 터빈(10)과 동일 축으로 연결되며 흡입 공기를 가압하여 엔진(1)의 흡기 매니폴드로 공급한다.The turbine 10 is installed on the exhaust line 3 side of the engine 1 and rotates by the exhaust pressure of the exhaust gas, and the compressor 20 is installed on the intake line 5 side of the engine 1 and the turbine It is connected to the same axis as 10 and pressurizes intake air and supplies it to the intake manifold of the engine 1.

여기서, 상기 배기 라인(3)에는 터빈(10)의 입구단 측과 출구단 측을 연결하는 바이패스 라인(7)이 설치된다.Here, the exhaust line 3 is provided with a bypass line 7 connecting the inlet end side and the outlet end side of the turbine 10.

상기 웨이스트 게이트 밸브(30)는 바이패스 라인(7)에 설치되는 바, 컴프레셔(20)의 출구단 측에 걸리는 과급압이 설정압 이상일 경우, 터빈(10)으로 유입되는 배기가스를 바이패스 라인(7)을 통해 터빈(10)의 출구단 측으로 우회시켜 터빈(10)의 출력을 조정하는 기능을 하게 된다.The waste gate valve 30 is installed in the bypass line 7. When the boost pressure applied to the outlet end side of the compressor 20 is greater than or equal to the set pressure, the waste gate valve 30 bypasses the exhaust gas flowing into the turbine 10. By bypassing (7) to the outlet end side of the turbine 10 it is to function to adjust the output of the turbine (10).

이와 같은 웨이스트 게이트 밸브(30)는 상기한 엑츄에이터(40)에 의해 개폐 작동이 이루어지는데, 그 엑츄에이터(40)는 터빈(10)의 구동으로 인해 발생되는 정압으로서 웨이스트 게이트 밸브(30)를 개폐 작동시키게 된다.Such a waste gate valve 30 is opened and closed by the actuator 40 described above. The actuator 40 opens and closes the waste gate valve 30 as a constant pressure generated by the drive of the turbine 10. Let's go.

상기 엑츄에이터(40)는 웨이스트 게이트 밸브(30)와 연결되게 구성되는 것으로, 터빈(10)의 구동으로 인해 발생되는 정압에 의해 작동하는 다이어프램(41)과, 그 다이어프램(41) 및 웨이스트 게이트 밸브(30)와 연결되는 작동 로드(도면에 도시되지 않음)을 포함한다.The actuator 40 is configured to be connected to the waste gate valve 30, the diaphragm 41 is operated by the positive pressure generated by the drive of the turbine 10, the diaphragm 41 and the waste gate valve ( An actuation rod (not shown) in connection with 30).

이러한 엑츄에이터(40)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 엑츄에이터 장치로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the actuator 40 is made as an actuator device of a known technique well known in the art, more detailed description of the configuration will be omitted herein.

여기서, 상기 엑츄에이터(40)는 정압 제어밸브(50)에 의하여 구동될 수 있는데, 정압 제어밸브(50)는 제어기(ECU)에 의해 전기적인 신호를 제공받아 밸브 개폐가 이루어지는 공지 기술의 솔레노이드 밸브로 이루어진다.Here, the actuator 40 may be driven by the positive pressure control valve 50, the positive pressure control valve 50 is a solenoid valve of the known technology that is opened and closed the valve by receiving an electrical signal by the controller (ECU). Is done.

상기 정압 제어밸브(50)는 엑츄에이터(40)와 터빈(10) 측을 연결하는 제1 연결라인(60)에 설치되어 그 엑츄에이터(40)에 제공되는 정압을 선택적으로 단속함으로써 엑츄에이터(40)의 구동을 제어할 수 있다.The positive pressure control valve 50 is installed in the first connection line 60 connecting the actuator 40 and the turbine 10 side to selectively interrupt the positive pressure provided to the actuator 40 so that Drive can be controlled.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 시스템(100)에서는 엔진(1)의 배기 매니폴드에서 배출되는 배기가스에 의해 터빈(10)이 회전되고, 그 터빈(10)이 회전함에 따라 컴프레셔(20)가 작동하며 흡입 공기를 가압함으로써 엔진(1)의 흡기 매니폴드로 흡입 공기를 과급하게 된다.In the turbocharger system 100 according to the exemplary embodiment of the present invention configured as described above, the turbine 10 is rotated by the exhaust gas discharged from the exhaust manifold of the engine 1, and the turbine 10 is rotated. Accordingly, the compressor 20 operates and pressurizes the intake air to supercharge the intake air to the intake manifold of the engine 1.

이러는 과정에, 터빈(10) 측에서는 그 터빈(10)의 구동으로 인해 정압이 발생하게 되는 바, 컴프레셔(20)의 출구단 측에 걸리는 과급압이 설정압 이상일 경우, 정압 제어밸브(50)는 제어기(ECU)로부터 전기적인 신호를 제공받아 제1 연결라인(60)을 개방하게 된다.In this process, the positive pressure is generated due to the drive of the turbine 10 on the turbine 10 side. When the boost pressure applied to the outlet end side of the compressor 20 is greater than or equal to the set pressure, the positive pressure control valve 50 is The first connection line 60 is opened by receiving an electrical signal from the controller ECU.

그러면, 엑츄에이터(40)는 터빈(10) 측의 정압에 의해 다이어프램(41)이 작동하면서 웨이스트 게이트 밸브(30)를 작동시킴으로써 바이패스 라인(7)을 개방한다.Then, the actuator 40 opens the bypass line 7 by operating the waste gate valve 30 while the diaphragm 41 operates by the positive pressure on the turbine 10 side.

이에 상기 터빈(10)으로 유입되는 배기가스는 바이패스 라인(7)을 통해 터빈(10)의 출구단 측으로 우회하면서 터빈(10)의 출력을 조정하게 된다.Accordingly, the exhaust gas flowing into the turbine 10 is bypassed to the outlet end side of the turbine 10 through the bypass line 7 to adjust the output of the turbine 10.

상기에서와 같이 본 발명의 실시예에서는 웨이스트 게이트 밸브(30)를 통해 운전 상황에 따라서 배기가스가 터빈(10)을 거치지 않고 바이패스 라인(7)을 통해 바이패스시키게 되는 바, 배기가스의 유량이 일정 수준 이상(1800~2000rpm) 되어야만 터빈(10) 측에서 발생되는 정압을 통해 엑츄에이터(40)를 구동시킬 수 있다.As described above, in the exemplary embodiment of the present invention, the exhaust gas is bypassed through the bypass line 7 without passing through the turbine 10 in accordance with the operation situation through the waste gate valve 30, and thus the flow rate of the exhaust gas. Only a certain level (1800 ~ 2000rpm) can be driven to the actuator 40 through the static pressure generated from the turbine 10 side.

그러나, 차량의 시동 초기(냉간 시동)에는 일정 시간(대략 30~40초) 동안 엑츄에이터가 구동하지 못하게 되어 배기가스의 열에너지가 컴프레셔(20)를 구동시키는데 사용되므로 배기가스 정화장치(도면에 도시되지 않음)로 공급되는 배기가스의 온도가 크게 떨어진다.However, during the initial start of the vehicle (cold start), the actuator cannot be driven for a predetermined time (approximately 30 to 40 seconds) so that the heat energy of the exhaust gas is used to drive the compressor 20, so the exhaust gas purification device (not shown in the drawing) is shown. Temperature of the exhaust gas is greatly reduced.

이는 시동 초기에 대부분의 EM이 배출된다는 점을 고려할 때, 배기가스 정화장치의 촉매 활성화 시간(LOT) 단축 측면에서 불리하고, 촉매 활성화 시간을 단축하는데 따른 귀금속의 증가 및 원가 상승을 야기시킨다. This is disadvantageous in terms of shortening the catalyst activation time (LOT) of the exhaust gas purifier, considering that most EMs are discharged at the beginning of the start-up, leading to an increase in precious metals and a cost increase in shortening the catalyst activation time.

이에, 본 발명의 실시예에 따른 상기 터보 차져 시스템(100)은 시동 초기(냉간 시동)의 촉매 활성화 시간(LOT)을 개선할 수 있는 구조로 이루어진다.Thus, the turbocharger system 100 according to the embodiment of the present invention has a structure capable of improving the catalyst activation time LOT of the initial startup (cold start).

즉, 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 시스템(100)은 시동 초기 시, 위에서 언급한 바 있는 진공 펌프(90)의 부압을 이용하여 웨이스트 게이트 밸브(30)를 개폐 작동시킬 수 있는 구성으로 이루어진다.That is, the turbocharger system 100 according to the embodiment of the present invention has a configuration capable of opening and closing the waste gate valve 30 by using the negative pressure of the vacuum pump 90 mentioned above at the initial start-up. .

이를 위해 본 발명의 실시예에 의한 상기 엑츄에이터(40)는 브레이크 부스터(80)에 부압을 제공하기 위한 진공 펌프(90)와 제2 연결라인(70)을 통해 연결될 수 있다.To this end, the actuator 40 according to an embodiment of the present invention may be connected through a vacuum pump 90 and a second connection line 70 to provide a negative pressure to the brake booster 80.

여기서, 상기 엑츄에이터(40)는 시동 초기에 진공 펌프(90)의 부압으로서 웨이스트 게이트 밸브(30)를 작동시킬 수 있는데, 진공 펌프(90)의 작동은 제어기(ECU)에 의해서 제어될 수 있다.Here, the actuator 40 may operate the waste gate valve 30 as a negative pressure of the vacuum pump 90 at the initial stage of startup, and the operation of the vacuum pump 90 may be controlled by the controller ECU.

그리고, 상기 제2 연결라인(70)에는 엑츄에이터(40)에 제공되는 부압을 선택적으로 단속하기 위한 부압 제어밸브(75)가 설치될 수 있다.In addition, a negative pressure control valve 75 may be installed in the second connection line 70 to selectively control the negative pressure provided to the actuator 40.

이 경우, 상기 부압 제어밸브(75)는 제어기(ECU)에 의해 전기적인 신호를 제공받아 밸브 개폐가 이루어지는 공지 기술의 솔레노이드 밸브로 이루어진다.In this case, the negative pressure control valve 75 is made of a solenoid valve of a known technology in which the valve is opened and closed by receiving an electrical signal by the controller ECU.

즉, 상기 부압 제어밸브(75)는 시동 초기에 제어기(ECU)에 의해 제2 연결라인(70)을 개방하면서 진공 펌프(90)의 부압을 엑츄에이터(40)에 제공할 수 있으며, 엑츄에이터(40)는 진공 펌프(90)의 부압에 의해 다이어프램(41)이 작동하면서 웨이스트 게이트 밸브(30)를 작동시킴으로써 바이패스 라인(7)을 개방할 수 있다.That is, the negative pressure control valve 75 may provide a negative pressure of the vacuum pump 90 to the actuator 40 while opening the second connection line 70 by the controller ECU at the initial stage of start-up. ) May open the bypass line 7 by operating the waste gate valve 30 while the diaphragm 41 is operated by the negative pressure of the vacuum pump 90.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 시스템(100)의 제어 방법을 하기의 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a control method of the turbocharger system 100 according to an exemplary embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

우선, 본 실시예에서는 엔진(1)에서 배출되는 배기가스의 배기 압력에 의해 터빈(10)이 회전하고, 컴프레셔(20)는 터빈(10)에 의해 구동하며 흡입 공기를 가압하고 엔진(1)의 흡기 매니폴드로 공급한다.First, in the present embodiment, the turbine 10 is rotated by the exhaust pressure of the exhaust gas discharged from the engine 1, the compressor 20 is driven by the turbine 10, pressurized intake air and the engine 1 To the intake manifold.

이 과정에, 제어기(ECU)를 통해 엔진 회전수가 시동 초기 상태인지를 판단하고, 시동 초기 상태이면 도 2에서와 같이, 제어기(ECU)는 부압 제어밸브(75)에 전기적인 신호를 인가하여 부압 제어밸브(75)를 개방한다.In this process, it is determined whether the engine speed is the initial starting state through the controller ECU. If the initial state is the starting state, the controller ECU applies an electrical signal to the negative pressure control valve 75 to negative pressure. Open the control valve 75.

이 때, 진공 펌프(90)는 제어기(ECU)에 의해 작동하면서 브레이크 부스터(80)에 부압을 제공하고 있다.At this time, the vacuum pump 90 supplies the negative pressure to the brake booster 80 while operating by the controller ECU.

그러면, 상기와 같이 부압 제어밸브(75)가 개방됨에 따라 진공 펌프(90)의 부압이 엑츄에이터(40)에 제공되고, 그 엑츄에이터(40)는 진공 펌프(90)의 부압에 의해 다이어프램(41)이 작동하면서 웨이스트 게이트 밸브(30)를 작동시킴으로써 바이패스 라인(7)을 개방한다.Then, as the negative pressure control valve 75 is opened as described above, the negative pressure of the vacuum pump 90 is provided to the actuator 40, and the actuator 40 is connected to the diaphragm 41 by the negative pressure of the vacuum pump 90. The bypass line 7 is opened by operating the waste gate valve 30 during this operation.

따라서, 터빈(10)으로 유입되는 배기가스는 바이패스 라인(7)을 통해 터빈(10)의 출구단 측으로 우회하면서 배기 라인(3)을 따라 배기가스 정화장치(도면에 도시되지 않음)로 유도된다.Accordingly, the exhaust gas flowing into the turbine 10 is led to an exhaust gas purification device (not shown in the drawing) along the exhaust line 3 while bypassing the exit line of the turbine 10 through the bypass line 7. do.

한편, 상기 제어기(ECU)를 통해 엔진 회전수가 시동 초기 상태인지를 판단하고, 이 과정에서 시동 초기 상태가 아닌 일반 운전 상태이면, 도 3에서와 같이 제어기(ECU)는 전기적인 신호를 부압 제어밸브(75)에 인가하여 부압 제어밸브(75)를 폐쇄한다.On the other hand, it is determined whether the engine speed is the initial starting state through the controller (ECU), and in this process, if the normal operating state instead of the initial starting state, as shown in FIG. Applied to (75), the negative pressure control valve (75) is closed.

그러면, 진공 펌프(90)를 통해 엑츄에이터(40)에 제공되는 부압이 단속되면서 엑츄에이터(40)는 구동이 정지되고, 웨이스트 게이트 밸브(30)는 바이패스 라인(7)을 폐쇄한다.Then, while the negative pressure provided to the actuator 40 is interrupted through the vacuum pump 90, the actuator 40 is stopped and the waste gate valve 30 closes the bypass line 7.

한편, 상기와 같은 과정을 거친 후, 컴프레셔(20)의 출구단 측에 걸리는 과급압이 설정압 이상일 경우, 제어기(ECU)는 전기적인 신호를 정압 제어밸브(50)에 인가하여 정압 제어밸브(50)를 개방한다.On the other hand, after the above process, if the boost pressure applied to the outlet end side of the compressor 20 is more than the set pressure, the controller (ECU) applies an electrical signal to the constant pressure control valve 50 to the positive pressure control valve ( Open 50).

이에, 터빈(10)의 구동으로 인해 발생되는 정압이 엑츄에이터(40)에 제공되고, 엑츄에이터(40)는 그 정압에 의해 다이어프램(41)이 작동하면서 웨이스트 게이트 밸브(30)를 작동시킴으로써 바이패스 라인(7)을 개방한다.Accordingly, the positive pressure generated due to the drive of the turbine 10 is provided to the actuator 40, and the actuator 40 operates the waste gate valve 30 while operating the diaphragm 41 by the positive pressure. Open (7).

따라서, 상기 터빈(10)의 입구단으로 유입되는 배기가스는 바이패스 라인(7)을 통해 터빈(10)의 출구단 측으로 우회하게 되고, 이로 인해 터빈(10)의 출력이 조정될 수 있다.Accordingly, the exhaust gas flowing into the inlet end of the turbine 10 is bypassed to the outlet end side of the turbine 10 through the bypass line 7, so that the output of the turbine 10 can be adjusted.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터보 차져 시스템(100)은 시동 초기(냉간 시동)에 진공 펌프(90)의 부압으로서 웨이스트 게이트 밸브(30)를 개방시킴으로 터빈(10)의 입구단으로 유입되는 배기가스를 바이패스 라인(7)을 통해 터빈(10)의 출구단 측으로 바이패스시킬 수 있다.As described so far, the turbocharger system 100 according to the embodiment of the present invention opens the waste gate valve 30 as the negative pressure of the vacuum pump 90 at the start-up (cold start) to open the inlet of the turbine 10. The exhaust gas flowing into the stage can be bypassed to the outlet end side of the turbine 10 through the bypass line 7.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 시동 초기(냉간 시동)에 진공 펌프(90)의 부압으로서 웨이스트 게이트 밸브(30)를 개폐 작동시킴에 따라, 배기가스의 열에너지를 컴프레셔(20)를 구동시키는데 사용하지 않고 배기가스 정화장치의 촉매에 직접 전달함으로 촉매 활성화 시간(LOT)을 단축할 수 있고, 이로 인해 촉매 귀금속의 저감 및 원가 절감에 기여할 수 있다.Thus, in the embodiment of the present invention, since the waste gate valve 30 is opened and closed as the negative pressure of the vacuum pump 90 at the initial start (cold start), the thermal energy of the exhaust gas is not used to drive the compressor 20. It is possible to reduce the catalyst activation time (LOT) by directly delivering to the catalyst of the exhaust gas purification device, thereby reducing the catalyst noble metal and cost.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.

1... 엔진 3... 배기 라인
5... 흡기 라인 7... 바이패스 라인
10... 터빈 20... 컴프레셔
30... 웨이스트 게이트 밸브 40... 엑츄에이터
41... 다이어프램 50... 정압 제어밸브
60... 제1 연결 라인 70... 제2 연결라인
75... 부압 제어밸브 80... 브레이크 부스터
90... 진공 펌프 ECU... 제어기1 ... engine 3 ... exhaust line
5 ... intake line 7 ... bypass line
10 ... turbine 20 ... compressor
30 ... waste gate valve 40 ... actuator
41 ... diaphragm 50 ... constant pressure control valve
60 ... first connection line 70 ... second connection line
75 ... negative pressure control valve 80 ... brake booster
90 ... Vacuum Pump ECU ... Controller

Claims (8)

엔진의 배기 라인 측에 설치되는 터빈과, 상기 터빈과 동일 축으로 연결되며 흡기 라인 측에 설치되는 컴프레셔와, 상기 터빈으로 유입되는 배기가스를 터빈의 출구단 측으로 우회시키기 위한 웨이스트 게이트 밸브를 포함하는 터보 차져 시스템에 있어서,
상기 웨이스트 게이트 밸브와 연결되게 구성되며, 상기 터빈의 구동으로 인해 발생되는 정압으로서 상기 웨이스트 게이트 밸브를 작동시키는 엑츄에이터를 포함하며,
상기 엑츄에이터는 브레이크 부스터에 부압을 제공하기 위한 진공 펌프와 연결라인을 통해 연결되며, 시동 초기에 상기 진공 펌프의 부압으로서 상기 웨이스트 게이트 밸브를 작동시키고,
상기 연결라인에는 상기 엑츄에이터에 제공되는 부압을 선택적으로 단속하기 위한 부압 제어밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 터보 차져 시스템.A turbine installed on an exhaust line side of the engine, a compressor connected to the same axis as the turbine and installed on an intake line side, and a waste gate valve for bypassing exhaust gas flowing into the turbine to an outlet end side of the turbine; In a turbocharger system,
A actuator configured to be connected to the waste gate valve, the actuator configured to operate the waste gate valve as a static pressure generated by driving of the turbine,
The actuator is connected via a connection line with a vacuum pump for providing a negative pressure to the brake booster, and operates the waste gate valve as a negative pressure of the vacuum pump at the beginning of the start-up,
Turbocharger system, characterized in that the connection line is provided with a negative pressure control valve for selectively controlling the negative pressure provided to the actuator. 제1 항에 있어서,
상기 엑츄에이터는 정압 및 부압에 의해 작동이 이루어지는 다이어프램을 포함하는 것을 특징으로 하는 터보 차져 시스템.The method according to claim 1,
The actuator is a turbocharger system, characterized in that it comprises a diaphragm actuated by a positive pressure and a negative pressure. 제1 항에 있어서,
상기 엑츄에이터와 터빈 측을 연결하는 연결라인에 설치되어 상기 엑츄에이터에 제공되는 정압을 선택적으로 단속하기 위한 정압 제어밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터보 차져 시스템.The method according to claim 1,
And a static pressure control valve installed at a connection line connecting the actuator and the turbine side to selectively control the static pressure provided to the actuator. 제3 항에 있어서,
상기 정압 제어밸브 및 부압 제어밸브는 솔레노이드 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터보 차져 시스템.The method of claim 3,
The positive pressure control valve and the negative pressure control valve is a turbocharger, characterized in that consisting of a solenoid valve. 제1 항에 있어서,
상기 배기 라인에서 터빈의 입구단 측과 출구단 측을 연결하는 바이패스 라인이 구비되고, 상기 바이패스 라인에 웨이스트 게이트 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 터보 차져 시스템.The method according to claim 1,
And a bypass line connecting the inlet end side and the outlet end side of the turbine in the exhaust line, wherein a waste gate valve is installed in the bypass line. 터빈과 컴프레셔가 구비되고, 상기 터빈으로 유입되는 배기가스를 터빈의 출구단 측으로 우회시키기 위한 웨이스트 게이트 밸브가 설치되며, 상기 웨이스트 게이트 밸브를 작동시키는 엑츄에이터가 구비되는 터보 차져 시스템의 제어 방법으로서,
(a) 엔진 회전수가 시동 초기 상태인지 판단하는 과정; 및
(b) 상기 (a)과정에서 시동 초기 상태이면, 브레이크 부스터로 제공되는 진공 펌프의 부압으로서 상기 엑츄에이터를 구동시켜 상기 웨이스트 게이트 밸브를 개방하는 과정
을 포함하는 터보 차져 시스템의 제어 방법.A control method of a turbocharger system including a turbine and a compressor, a waste gate valve for bypassing exhaust gas flowing into the turbine to an outlet end side of the turbine, and an actuator for operating the waste gate valve.
(a) determining whether the engine speed is an initial state of starting; And
(b) opening the waste gate valve by driving the actuator as a negative pressure of a vacuum pump provided to the brake booster when the starting state is started in step (a);
Method of controlling a turbocharger system comprising a. 제6 항에 있어서,
상기 (a)과정에서 시동 초기가 아닌 일반 운전 조건이면, 상기 엑츄에이터에 제공되는 부압을 단속하고,
상기 터빈의 구동으로 인해 발생되는 정압으로서 상기 엑츄에이터를 구동시켜 상기 웨이스트 게이트 밸브를 개방하는 터보 차져 시스템의 제어 방법.The method of claim 6,
In the process (a), if the general operation condition is not the initial start, the negative pressure provided to the actuator is interrupted,
And controlling the actuator to open the waste gate valve as a static pressure generated by driving of the turbine. 제7 항에 있어서,
상기 엑츄에이터에 제공되는 정압을 정압 제어밸브를 통해 선택적으로 단속하고,
상기 엑츄에이터에 제공되는 부압을 부압 제어밸브를 통해 선택적으로 단속하는 터보 차져 시스템의 제어 방법.The method of claim 7, wherein
Selectively regulates the static pressure provided to the actuator through a constant pressure control valve,
And controlling the negative pressure provided to the actuator selectively through a negative pressure control valve.
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